Гидроэнергетика предназначена для преобразования энергии воды естественных рек в электроэнергию для использования людьми.Существуют различные источники энергии, используемые в производстве электроэнергии, такие как солнечная энергия, энергия воды в реках и энергия ветра, генерируемая потоком воздуха.Стоимость производства гидроэлектроэнергии с использованием гидроэнергетики дешева, и строительство гидроэлектростанций также можно сочетать с другими проектами по охране водных ресурсов.Наша страна очень богата гидроэнергетическими ресурсами и условия тоже очень хорошие.Гидроэнергетика играет важную роль в строительстве народного хозяйства.
Уровень воды в верхнем течении реки выше, чем уровень воды в нижнем течении.Из-за разницы уровня воды в реке вырабатывается энергия воды.Эта энергия называется потенциальной энергией или потенциальной энергией.Перепад высоты речной воды называется перепадом, также его называют перепадом уровня воды или напором воды.Этот перепад является основным условием образования гидравлической силы.Кроме того, величина гидравлической силы зависит еще и от величины расхода воды в реке, что является еще одним основным условием, столь же важным, как и водопад.И падение, и поток напрямую влияют на гидравлическую мощность;чем больше объем воды в капле, тем больше гидравлическая мощность;если перепад и объем воды относительно малы, мощность ГЭС будет меньше.
Падение обычно выражается в метрах.Градиент – это отношение капли к расстоянию, которое может указывать на степень концентрации капли.Капля более концентрированная, а использование гидравлической энергии более удобное.Перепад, используемый гидроэлектростанцией, представляет собой разницу между поверхностью воды перед гидроэлектростанцией и поверхностью воды ниже по течению после прохождения через турбину.
Расход – это количество воды, протекающей по реке в единицу времени, и выражается в кубических метрах за одну секунду.Один кубический метр воды – это одна тонна.Течение реки меняется в любое время, поэтому, когда мы говорим о течении, мы должны объяснить время конкретного места, где она течет.Поток очень сильно меняется во времени.Реки нашей страны обычно имеют большой сток в сезон дождей летом и осенью и относительно небольшой зимой и весной.Как правило, сток реки в верхнем течении относительно невелик;поскольку притоки сливаются, сток вниз по течению постепенно увеличивается.Следовательно, хотя капля вверх по течению сконцентрирована, поток невелик;поток вниз по течению большой, но капля относительно рассеяна.Поэтому часто наиболее экономично использовать гидроэнергию в среднем течении реки.
Зная перепад и расход ГЭС, ее мощность можно рассчитать по следующей формуле:
N = GQH
В формуле N-выход в киловаттах также можно назвать мощностью;
Q – расход, в кубических метрах в секунду;
H – падение, м;
G = 9,8 , ускорение свободного падения, единица измерения: ньютон/кг.
По приведенной выше формуле вычисляется теоретическая мощность без вычета потерь.На самом деле, в процессе производства гидроэлектроэнергии турбины, передаточные устройства, генераторы и т. д. имеют неизбежные потери мощности.Следовательно, теоретическую мощность следует не учитывать, то есть фактическую мощность, которую мы можем использовать, следует умножить на коэффициент полезного действия (символ: K).
Расчетная мощность генератора на ГЭС называется номинальной мощностью, а фактическая мощность - действительной мощностью.В процессе преобразования энергии неизбежна потеря части энергии.В процессе выработки гидроэлектроэнергии в основном имеют место потери турбин и генераторов (есть также потери в трубопроводах).Различные потери в сельской микро-ГЭС составляют около 40-50% от общей теоретической мощности, поэтому выходная мощность ГЭС фактически может использовать только 50-60% теоретической мощности, то есть КПД составляет около 0,5-0,60 (из них КПД турбин 0,70-0,85, генераторов 0,85-0,90, трубопроводов и передаточных устройств 0,80-0,85).Следовательно, фактическую мощность (мощность) ГЭС можно рассчитать следующим образом:
К – КПД ГЭС, (0,5～0,6) используется при грубом расчете микроГЭС;это значение можно упростить следующим образом:
N=(0,5～0,6)QHG Фактическая мощность=эффективность×расход×падение×9,8
Использование гидроэнергетики заключается в использовании энергии воды для приведения в движение машины, которая называется водяной турбиной.Например, древнее водяное колесо в нашей стране представляет собой очень простую водяную турбину.Различные используемые в настоящее время гидравлические турбины адаптированы к различным конкретным гидравлическим условиям, чтобы они могли вращаться более эффективно и преобразовывать энергию воды в механическую энергию.Другой вид машин, генератор, соединен с турбиной, так что ротор генератора вращается вместе с турбиной для выработки электроэнергии.Генератор можно разделить на две части: часть, которая вращается вместе с турбиной, и неподвижную часть генератора.Та часть, которая соединена с турбиной и вращается, называется ротором генератора, и вокруг ротора много магнитных полюсов;круг вокруг ротора - это неподвижная часть генератора, называемая статором генератора, и статор обернут множеством медных катушек.Когда множество магнитных полюсов ротора вращается в середине медных катушек статора, на медных проводах возникает ток, и генератор преобразует механическую энергию в электрическую.
Электрическая энергия, вырабатываемая электростанцией, преобразуется в механическую энергию (электродвигатель или двигатель), световую энергию (электрическая лампа), тепловую энергию (электрическая печь) и так далее с помощью различного электрооборудования.
состав ГЭС
В состав ГЭС входят: гидротехнические сооружения, механическое и электрооборудование.
(1) Гидравлические сооружения
Он имеет водосливы (плотины), впускные ворота, каналы (или туннели), напорные резервуары (или регулирующие резервуары), напорные трубы, электростанции и отводы и т. Д.
Плотина (дамба) построена на реке, чтобы блокировать речную воду и поднимать поверхность воды, образуя водохранилище.Таким образом, между водной поверхностью водохранилища на плотине (плотине) и водной поверхностью реки ниже плотины образуется концентрированная капля, а затем вода по водопроводным трубам вводится в гидроэлектростанцию. или туннели.На относительно крутых реках использование отводных каналов также может образовать перепад.Например: Обычно перепад естественной реки на километр составляет 10 метров.Если в верхнем конце этого участка реки открыть русло для введения речной воды, то русло будет прорыто вдоль реки, и уклон русла будет более пологим.Если падение в канале сделано на километр, то оно упало всего на 1 метр, так что вода протекала в канале на 5 километров, а поверхность воды опускалась только на 5 метров, а вода, пройдя 5 километров в естественном русле, упала на 50 метров. .В это время вода из канала по реке по водопроводу или туннелю возвращается обратно к электростанции, и имеется концентрированный перепад высотой 45 метров, который можно использовать для выработки электроэнергии.фигура 2
Использование отводных каналов, туннелей или водопроводных труб (таких как пластиковые трубы, стальные трубы, бетонные трубы и т. д.) для образования гидроэлектростанции с концентрированным перепадом называется гидроэлектростанцией с отводным каналом, которая представляет собой типичную схему гидроэлектростанций. .
(2) Механическое и электрическое оборудование
Кроме вышеперечисленных гидротехнических сооружений (водосливы, каналы, форплощадки, напорные трубы, мастерские) ГЭС нуждается в следующем оборудовании:
(1) Механическое оборудование
Это турбины, регуляторы, задвижки, трансмиссионное и негенерирующее оборудование.
(2) Электрооборудование
Имеются генераторы, распределительные щиты, трансформаторы и линии электропередач.
Но не все малые ГЭС имеют указанные выше гидротехнические сооружения и механическое и электрическое оборудование.Если на низконапорной гидроэлектростанции напор воды составляет менее 6 метров, обычно используются водонаправляющий канал и открытый канал, а напорный форбассейн и напорная водопроводная труба отсутствуют.Для электростанций с небольшим диапазоном мощности и коротким расстоянием передачи используется прямая передача энергии, и трансформатор не требуется.ГЭС с водохранилищами не нуждаются в строительстве плотин.Использование глубоких водозаборов, внутренних труб плотин (или туннелей) и водосбросов устраняет необходимость в гидротехнических сооружениях, таких как водосливы, водозаборные ворота, каналы и напорные бассейны.
Для строительства ГЭС, прежде всего, должны быть проведены тщательные изыскательские и проектные работы.В проектных работах выделяют три этапа проектирования: эскизный проект, технический проект и детализация конструкции.Для того чтобы хорошо выполнить проектные работы, необходимо прежде всего провести тщательные изыскательские работы, т. е. полностью разобраться в местных природных и экономических условиях, т. е. в топографии, геологии, гидрологии, капитале и т. д.Правильность и надежность конструкции можно гарантировать только после освоения этих ситуаций и их анализа.
Составные части малых ГЭС имеют различные формы в зависимости от типа ГЭС.
3. Топографическая съемка
Качество топографо-геодезических работ оказывает большое влияние на инженерную схему и оценку количества инженерных работ.
Геологоразведка (понимание геологических условий) помимо общего понимания и исследования геологии водораздела и вдоль реки, необходимо также понять, прочный ли фундамент машинного зала, что напрямую влияет на безопасность электростанции сама станция.Когда плотина с определенным объемом водохранилища будет разрушена, это не только повредит саму ГЭС, но и приведет к огромным человеческим и материальным потерям ниже по течению.
4. Гидрологическое испытание
Для гидроэлектростанций наиболее важными гидрологическими данными являются записи об уровне воды в реке, стоке, содержании наносов, условиях обледенения, метеорологические данные и данные обследования паводков.Размер речного стока влияет на схему водосброса ГЭС.Недооценка серьезности наводнения приведет к повреждению плотины;нанос, переносимый рекой, в худшем случае может быстро заполнить водохранилище.Например, входной канал вызовет заиление канала, а крупнозернистый осадок пройдет через турбину и вызовет износ турбины.Поэтому для строительства ГЭС необходимо иметь достаточные гидрологические данные.
Поэтому, прежде чем принять решение о строительстве ГЭС, мы должны сначала изучить направление экономического развития в области энергоснабжения и будущий спрос на электроэнергию.В то же время оцените положение других источников энергии в районе застройки.Только после исследования и анализа вышеизложенной ситуации можно решить, нужно ли строить ГЭС и в каких масштабах.
В целом целью гидроизыскательских работ является получение точной и достоверной исходной информации, необходимой для проектирования и строительства гидроэлектростанций.
5. Общие условия выбора площадки
Общие условия выбора места можно объяснить с помощью следующих четырех аспектов:
(1) Выбранный участок должен иметь возможность использовать энергию воды наиболее экономичным образом и соответствовать принципу экономии затрат, то есть после завершения строительства электростанции тратится наименьшая сумма денег и вырабатывается наибольшее количество электроэнергии. .Обычно его можно измерить, оценив годовой доход от производства электроэнергии и инвестиции в строительство станции, чтобы увидеть, за сколько времени можно окупить вложенный капитал.Однако гидрологические и топографические условия в разных местах разные, и потребности в электроэнергии тоже разные, поэтому стоимость строительства и инвестиции не должны ограничиваться определенными величинами.
(2) Топографические, геологические и гидрологические условия выбранного участка должны быть относительно лучшими, и должны быть возможности проектирования и строительства.При строительстве малых ГЭС использование строительных материалов должно максимально соответствовать принципу «местных материалов».
(3) Выбранное место должно быть как можно ближе к источнику питания и зоне обработки, чтобы уменьшить инвестиции в оборудование для передачи электроэнергии и потери мощности.
(4) При выборе площадки следует максимально использовать существующие гидротехнические сооружения.Например, капля воды может быть использована для строительства гидроэлектростанции в ирригационном канале, или гидроэлектростанция может быть построена рядом с ирригационным водохранилищем для выработки электроэнергии из ирригационного потока и так далее.Поскольку эти гидроэлектростанции могут отвечать принципу выработки электроэнергии при наличии воды, их экономическое значение более очевидно.
Время публикации: 19 мая 2022 г.
